Για τον φετινό εορτασμό της Παγκόσμιας Ημέρας Μετεωρολογίας ο Παγκόσμιος Μετεωρολογικός Οργανισμός επέλεξε το κεντρικό θέμα με τίτλο: «Ο Ήλιος, ο Γη και ο Καιρός»  Η ΕΜΥ πρόσφατα επέκτεινε τις δραστηριότητες της στον τομέα του Διαστημικού Καιρού, καθώς με το προσφάτως ψηφισθέν ΠΔ 79/2018 δημιουργήθηκε το αντίστοιχο τμήμα Έρευνας και Εφαρμογών Διαστημικού Καιρού. Σκοπός δημιουργίας του συγκεκριμένου τμήματος, είναι η έρευνα σε αυτό το νέο κομάτι  της ηλιακής φυσικής , καθώς και οι συνεργασίες με άλλα ερευνητικά ιδρύματα της χώρας μας και του εξωτερικού, για πρακτικές εφαρμογές και όχι βέβαια γιατί σκοπεύουμε να βγάλουμε άλλο ένα δελτίο "διαστημικού Καιρού" για το κοινό.

Από τις εγκαταστάσεις του Κέντρου Διαστημικού Καιρού στο ΕΚΠΑ

 Σε αυτόν τον τομέα για τις σχετικές προγνώσεις αρμόδιο για την Ελλάδα είναι  το κέντρο Παρακολούθησης Διαστημικού Καιρού (Athens Space Weather Forecasting Center) το οποίο λειτουργεί από την ερευνητική ομάδα κοσμικής ακτινοβολίας του Τμήματος Φυσικής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών με την καθοδήγηση της καθηγήτριας κ. Ελένης Μαυρομιχαλάκη. Το παραπάνω κέντρο εκδίδει καθημερινά δελτίο τριήμερης πρόγνωσης για τις γεωμαγνητικές  συνθήκες που θα επικρατήσουν και αναφορά της τρέχουσας γεωμαγνητικής δραστηριότητας . Η ομάδα αυτή έχει κριθεί ως Expert group και συνεργάζεται με τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (Εuropean Space Agency – ESA).

Παράδειγμα πρόγνωσης Διαστημικού Καιρού

Το κέντρο Παρακολούθησης Διαστημικού Καιρού παρέχει δύο σημαντικές υπηρεσίες εκ μέρους του Παγκοσμίου Δικτύου Μετρητών Νετρονίων που προειδοποιούν για την άφιξη  επικίνδυνων σωματιδίων στη Γη μας τα οποία προέρχονται από έντονα ηλιακά φαινόμενα με καταστροφικές συνέπειες στους δορυφόρους, στις τηλεπικοινωνίες, στα ραντάρ κλπ, ως επίσης στους αστροναύτες, στα πληρώματα των αεροπορικών πτήσεων.

Η καθηγήτρια κ. Μαυρομιχαλάκη Ελένη και η Τμηματάρχης Διαστημικού Καιρού της ΕΜΥ κ. Γκόφα Φλώρα

Μια ενδεχόμενη συνεργασία της ΕΜΥ με τους έμπειρους ερευνητές του ΕΚΠΑ αλλά και των άλλων ιδρυμάτων και Οργανισμών,  θα  αναβαθμίσει το  ήδη υψηλού  επιπέδου  έργο της, καθώς οι πληροφορίες και τα προϊόντα που θα παράγονται από αυτή τη συνεργασία θα μπορούν να υποστηρίζουν τις αεροπορικές και στρατιωτικές δραστηριότητες, όπως για παράδειγμα σε ότι αφορά την επίδραση τέτοιων φαινομένων στα ηλεκτροπτικά συστήματα των πολεμικών αεροσκαφών, καθώς και στην έκδοση και βελτίωση των εποχικών προγνώσεων .

Φωτό από το Συνέδριο στο ΕΚΠΑ

Το ενδιαφέρον όλων για τον καιρό του διαστήματος είναι πολύ μεγάλο και πριν λίγες ημέρες παρακολουθήσαμε σχετικό συνέδριο στο ΕΚΠΑ που έγινε με την πρωτοβουλία του Ελληνικού Κέντρου. Εδώ και λίγα χρόνια οι επιστήμονες  ανακάλυψαν έναν άγνωστο μέχρι σήμερα μηχανισμό που ο διαστημικός καιρός επιδρά στη γήινη ατμόσφαιρα στην περιοχή των πόλων, ανοίγοντας έτσι τον δρόμο για την κατανόηση περιοδικών μεταβολών οι οποίες παρατηρούνται κατά τη διάρκεια του χειμώνα και μέχρι σήμερα παρέμεναν ανεξήγητες.

Πως επηρεάζονται οι εποχικές προγνώσεις από τον Διαστημικό καιρό

Η σχετική έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications, και η οποία αναφέρει οτι μελετώντας δεδομένα από τρεις διαφορετικούς δορυφόρους που καλύπτουν μια χρονική περίοδο 11 χρόνων, οι επιστήμονες βρήκαν ότι τα ενεργητικά ηλεκτρόνια από την εξωτερική ζώνη ακτινοβολίας «Βαν Άλεν» αλληλεπιδρούν με τα ανώτερα στρώματα της γήινης ατμόσφαιρας, προκαλώντας μείωση του όζοντος.  Τα ηλεκτρόνια εκπέμπονται από την ήλιο και, φτάνοντας στη «γειτονιά» του πλανήτη μας, παγιδεύονται στη ζώνη ακτινοβολίας από το γήινο μαγνητικό πεδίο. Κατά τη διάρκεια των γεωμαγνητικών καταιγίδων, όμως, ένα ποσοστό τους επιταχύνεται και «βομβαρδίζει» την ατμόσφαιρα, στην περιοχή των πόλων.Αυτό το περιοδικό φαινόμενο έχει σαν αποτέλεσμα να μειώνεται παροδικά το ατμοσφαιρικό όζον, κάτι που με τη σειρά του φαίνεται πως εξηγεί τις αλλαγές που παρατηρούνται τότε στη διεύθυνση και την ένταση των ανέμων που πνέουν στο Βόρειο ημισφαίριο και οι οποίες επιδρούν στη θερμοκρασία. Μάλιστα, σύμφωνα με τους ερευνητές, με αυτόν τον τρόπο η θερμοκρασία μπορεί να αυξηθεί ή να μειωθεί έως και 5 βαθμούς Κελσίου.

Ο  δρ M. A. Clilverd από τη Βρετανική Ερευνητική Ομάδα της Ανταρκτικής αναφέρει   «Η έρευνά μας ανέδειξε ένα βασικό “κρίκο” στην αλυσιδωτή αντίδραση που επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να επιδρούν στα καιρικά συστήματα – και τον οποίο δεν κατανοούσαμε προηγουμένως. Θα μπορούσε να μας βοηθήσει σε καλύτερες εποχικές προγνώσεις, ώστε για παράδειγμα να μπορούμε να προβλέψουμε με μεγαλύτερη βεβαιότητα αν ο επόμενος χειμώνας στην Ευρώπη θα είναι ιδιαίτερα βαρύς».

Παρακολουθείστε παρακάτω τι μας ανέφερε σε μίνι συνέντευξή του ο κ. Παούρης Ευάγγελος  ο οποίος είναι  μέλος της ερευνητικής ομάδας της Κοσμικής Ακτινοβολίας του ΕΚΠΑ .

https://youtu.be/MsGi0k1giL4

Στη συνέχεια της συνομιλίας που είχαμε πριν απο λιγο καιρό , μας ανέφερε οτι οι μέχρι σήμερα οι προσπάθειες πρόγνωσης του Διαστημικού καιρού βασίστηκαν αρχικά σε μετρήσεις από αισθητήρες δορυφόρων και αυτό το γνωρίζουν πολύ καλά τα στελέχη της ΕΜΥ που ασχολούνται στο τμήμα Τηλεπισκόπισης και εφαρμογών Μετεωρολογικών Δορυφόρων. Οι αισθητήρες των δορυφόρων όμως έχουν δύο βασικά μειονεκτήματα:  α) δεν μπορούν να ανιχνεύσουν τα πολύ μεγάλης ενέργειας σωμάτια και β) δεν έχουν μεγάλη ενεργό διατομή.    Έτσι δεν ανιχνεύουν ακριβώς τα σωμάτια εκείνα που αποτελούν προδρόμους των φαινομένων και οι μετρήσεις τους έχουν μεγάλο στατιστικό σφάλμα.

Αντίθετα οι επίγειοι σταθμοί κοσμικής ακτινοβολίας, όπως είναι οι μετρητές νετρονίων,  έχουν μεγάλη ενεργό επιφάνεια δίνοντας έτσι μετρήσεις ακριβείας και μπορούν να καταγράψουν σωμάτια μεγάλης ενέργειας και να εντοπίσουν έτσι συντομότερα ένα μεγάλο γεγονός. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να αποδίδουν δεδομένα σε πραγματικό χρόνο και να μας δίνουν δυνατότητα άμεσης επεξεργασίας και έγκαιρης πρόβλεψης. Η σφοδρότητα των καταιγίδων αυτών μετριέται με κάποιους κατάλληλους δείκτες (όπως λόγου χάριν η σφοδρότητα των ανέμων μετριέται για παράδειγμα στην κλίμακα μποφόρ). Ένας από αυτούς τους δείκτες είναι και ο λεγόμενος δείκτης Dst

Σήμερα εκτός απο το Ελληνικό κέντρο πρόβλεψης σε σε παγκόσμιο επίπεδο λειτουργούν Διεθνώς Αναγνωρισμένα  Κέντρα Πρόβλεψης του Διαστημικού καιρού, όπως των  ΝΟΑΑ-ΝΑSΑ, ΙΖΜΙRΑΝ-Russia, Met Office-England.

Οι επιπτώσεις ακραίων φαινομένων του Διαστημικού καιρού απασχολούν όχι μόνο την επιστημονική κοινότητα, αλλά και κρατικούς οργανισμούς και αρχές. Αυτό οφείλεται βέβαια, στο γεγονός ότι  έντονες μεταβολές του Διαστημικού καιρού έχουν άμεση  κοινωνική και οικονομική επίπτωση. Για παράδειγμα όπως αναφέρεται στα πρακτικά  του Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας των ΗΠΑ κατά τη διάρκεια των αλλεπάλληλων  ισχυρών μαγνητικών καταιγίδων που έλαβαν χώρα στο χρονικό διάστημα από τα τέλη του Οκτωβρίου μέχρι αρχές Νοεμβρίου του 2003 γνωστά ως Hallowen storms 2003, η αλλαγή της διαδρομής των πτήσεων που αναγκάστηκαν να πραγματοποιήσουν οι αεροπορικές εταιρείες προκειμένου να μην επιβαρυνθεί το πλήρωμα και οι επιβάτες με ισχυρή δόση ακτινοβολίας κόστισε από δέκα χιλιάδες δολάρια έως εκατό χιλιάδες δολάρια ανά πτήση.

ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΙΓΙΔΕΣ

Ιστορικά δεδομένα

Η σφοδρότερη καταγεγραμμένη γεωμαγνητική καταιγίδα είναι το λεγόμενο συμβάν Κάρινγκτον (Carrington event). Ονομάστηκε έτσι προς τιμή του διακεκριμένου βρετανού αστρονόμου Richard Carrington που παρατήρησε την ηλιακή έκλαμψη το 1859, μια μέρα πριν το συμβάν, στις 1 Σεπτεμβρίου. Σύμφωνα με καταγεγραμμένες μαρτυρίες της εποχής στον τύπο, το πολικό σέλας ήταν εμφανές σχεδόν σε ολόκληρη τη γη, (ξύλινοι) στύλοι τηλεγράφου έπιασαν φωτιά, χειριστές τηλεγράφου έπαθαν ηλεκτροπληξία.

ΤΙ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΟ ΟΙ ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΙΓΙΔΕΣ

α. Επίδραση στους δορυφόρους

Οι δορυφόροι λειτουργούν σε ένα περιβάλλον φορτισμένων σωματιδίων που μπορούν να τους επηρεάσουν με μια πληθώρα τρόπων είτε επιδρώντας απευθείας στα ηλεκτρονικά συστήματα του δορυφόρου είτε μέσω της φόρτισης του διαστημοπλοίου, η αποφόρτιση του οποίου δημιουργεί προβλήματα. Αυτές οι διαδικασίες μπορεί:
•  Να αποδώσουν ανύπαρκτες εντολές
•  Να προκαλέσουν ζημιές στα ηλεκτρονικά μέρη του δορυφόρου
•  Απώλεια του ελέγχου από τη Γη και τέλος
•  Ολική αχρήστευση της συσκευής.

β. Επίδραση στα μέσα μεταφοράς ενέργειας

Η επίδραση των γεωμαγνητικών φαινομένων στα συστήματα ενέργειας μπορεί να είναι πολύ σημαντική.
Τα ρεύματα που επάγονται στις γραμμές μεταφοράς περνούν στο έδαφος μέσω των υποσταθμών μετασχηματιστών. Εκεί δημιουργούν κορεσμό των πυρήνων των μετασχηματιστών που μπορεί να οδηγήσει σε μια πληθώρα προβλημάτων.
Η σταθερότητα του συστήματος μπορεί επίσης να καταρρεύσει καθώς οι ισοσταθμιστές της τάσης περνούν εκτός λειτουργίας. Κάτι τέτοιο συνέβη στις 13 Μαρτίου 1989 όταν ολόκληρη η περιοχή του Quebec στον Καναδά έμεινε χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα για 9 ώρες.

γ.  Επίδραση στους αγωγούς μεταφοράς

  Για τη μεταφορά μεγάλων ποσοτήτων υγρών ή αερίων υπογείως ή υποθαλάσσια ή  ακόμα και στην επιφάνεια της  Γης οι αγωγοί είναι κατασκευασμένοι από ατσάλι για να μπορούν να αντέξουν την πίεση που δημιουργείται.  Γι’ αυτό βλάβη στους αγωγούς μπορεί να προέλθει όχι μόνο από φυσικά σπασίματα αλλά και από διάβρωση του ατσαλιού. Για να αποφεύγεται η διάβρωση, το ατσάλι του αγωγού καλύπτεται με ένα μονωτικό περίβλημα και συνδέεται με ειδικές συσκευές που ονομάζονται καθοδικοί προστατευτικοί ανορθωτές (cathodic protection rectifiers).
Τα χρονικά μεταβαλλόμενα μαγνητικά πεδία επάγουν χρονικά μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά ρεύματα στους αγωγούς.   Οι μεταβολές στο γήινο μαγνητικό πεδίο επάγουν ηλεκτρικά ρεύματα στους επιμήκεις αγωγούς και το περιβάλλον έδαφος.   Αυτά τα χρονικά μεταβαλλόμενα ρεύματα που ονομάζονται "telluric currents" δημιουργούν ταλαντώσεις τάσης στους καθοδικούς προστατευτικούς ανορθωτές και κάνουν δύσκολη τη διατήρηση του δυναμικού στην πρέπουσα ασφαλή περιοχή.
Κατά τη διάρκεια μαγνητικών καταιγίδων αυτές οι διακυμάνσεις μπορεί να είναι τόσο ισχυρές που να αφήνουν τον αγωγό απροστάτευτο για αρκετό διάστημα μειώνοντας έτσι το χρόνο ζωής του.

δ.  Επίδραση στα συστήματα τηλεπικοινωνιών

Διάγραμμα που δείχνει την επίδραση μιας αιφνίδιας ιοσφαιρικής διαταραχής (SID) στο παράθυρο χρησιμοποιήσιμης συχνότητας που είναι η μη σκιασμένη περιοχή μεταξύ της χαμηλότερης χρησιμοποιήσιμης συχνότητας (LUF) και της μέγιστης χρησιμοποιήσιμης συχνότητας (MUF). Κανονικά, τόσο το MUF όσο και το LUF αυξάνονται όταν ο ήλιος ανατέλλει, διατηρώντας έτσι μια ζώνη ανοιχτή για επικοινωνίες HF. Αλλά κατά τη διάρκεια ενός ισχυρού SID, το LUF θα αυξηθεί σε συχνότητα υψηλότερη από το MUF, κλείνοντας έτσι το παράθυρο συχνότητας χρήσης, ένα γεγονός κάτι σαν βραχυκύκλωμα. .

Η ραδιοεπικοινωνία στις συχνότητες HF (3 − 30 megahertz) η οποία χρησιμοποιείται ακόμα εκτενώς από τους στρατιωτικούς και για τη μετάδοση πληροφοριών σε μεγάλες αποστάσεις σε πολλές χώρες βασίζεται στην αντανάκλαση σημάτων στην Ιονόσφαιρα της Γης. Αυτά τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα εξασθενούν καθώς περνούν από τη χαμηλή ιονόσφαιρα όπου οι συγκρούσεις ανάμεσα στα ηλεκτρόνια και τα μόρια του αέρα είναι συχνές.  Η ιονοσφαιρική εξασθένιση επηρεάζει τις χρησιμοποιούμενες συχνότητες επικοινωνίας. Αν γίνει ιδιαίτερα ισχυρή εξαιτίας μιας αύξησης της ηλεκτρικής πυκνότητας μπορεί να προκαλέσει ένα ολικό blackout στις επικοινωνίες. Επίσης λόγω ακτινοβολίας έχουμε θέρμανση και διόγκωση της ατμόσφαιρας, με αποτέλεσμα την επέκτασή της σε περιοχές όπου κινούνται δορυφόροι χαμηλής τροχιάς, προκαλώντας μείωση της ταχύτητάς τους λόγω τριβής και την ενδεχόμενη πτώση τους.
Επηρεάζεται επίσης και το σύστημα εντοπισμού Global Positioning System (GPS), στο οποίο ασυνήθιστες καθυστερήσεις λόγω διαταραχών στην ιονόσφαιρα μπορεί να δώσει λάθος αποτελέσματα στον προσδιορισμό θέσης. Τέλος, είναι δυνατόν οι διαταραχές στην ιονόσφαιρα να δημιουργήσουν προβλήματα στο σήμα των ραντάρ.

ε. Προβλήματα στην ανθρώπινη υγεία

Η δόση από κοσμική ακτινοβολία αυξάνεται με το γεωγραφικό πλάτος και με το υψόμετρο και διπλασιάζεται περίπου κάθε 1.4 km.     Έτσι είναι περίπου 4 φορές υψηλότερη στο Mexico City και 8 φορές υψηλότερη στη Lhasa του Tibet.
Μια υπερατλαντική πτήση συνεπάγεται πρόσθετη επιβάρυνση, οπότε γίνεται κατανοητό ότι ιδιαίτερα επηρεάζονται τα πληρώματα των αεροσκαφών με αποτέλεσμα να λαμβάνουν διπλάσια μέση ετήσια δόση.  Προφανώς τα προβλήματα γίνονται ακόμα μεγαλύτερα για τους αστροναύτες που συμμετέχουν σε ταξίδια έξω από την προστατευτική ασπίδα της ατμόσφαιρας και μένουν στο διάστημα για αρκετό χρόνο.

στ. Άλλες επιδράσεις

Άλλες επιπτώσεις του διαστημικού καιρού είναι η παροδική μεταβολή της ταχύτητας περιστροφής της γης και κατ’ επέκταση η διάρκεια του ημερονυκτίου, καθώς και η μεταβολή της έντασης της κοσμικής ακτινοβολίας στη γη αλλά και σε εκτεταμένη περιοχή της ηλιόσφαιρας.
Τέλος πιστεύεται ότι ο διαστημικός καιρός έχει επίδραση και στο κλίμα της γης. Αυτό οφείλεται στη μεταβολή της λεγόμενης ηλιακής σταθεράς κατά 0,2%, το οποίο, αν και μοιάζει με μικρό, δεν είναι καθόλου αμελητέο.

Κλείνοντας , να αναφέρω οτι μια ενδεχόμενη συνεργασία της ΕΜΥ με τους έμπειρους ερευνητές του ΕΚΠΑ, αλλά και των άλλων ιδρυμάτων,  θα  αναβαθμίσει το  ήδη υψηλού  επιπέδου  έργο της Υπηρεσίας, καθώς οι πληροφορίες και τα προϊόντα που θα παράγονται από αυτή τη συνεργασία θα μπορούν να υποστηρίζουν τις αεροπορικές και στρατιωτικές δραστηριότητες.Η εφαρμοσμένη έρευνα και οι συνεργασίες που ενώνουν όλο το επιστημονικό δυναμικό της χώρας είναι όσο ποτέ απαραίτητες , ειδικά αυτή την περίοδο που τα νέα μυαλά της χώρας μας στρέφονται σε άλλες πολιτείες και τόπους για ένα καλύτερο αύριο.